Der Trick liegt wieder im Wirkungsgrad. Die bisher übliche (weitverbreitete) Lösung besteht aus einer Solarzelle und einem klassischen (Kompressor-)Kühlschrank - und zwar egal ob Silizium-Halbleiter-Solarzelle oder Thermalsolarzelle mit Dampfmaschine und Stromgenerator. Der Wirkungsgrad wird besser, wenn wir auf die mehrfache Energie-Umsetzung verzichten, und direkt aus dem Thermo-Solar-Kollektor in den Absorber-Kühlschrank gehen, bei dem es sich um eine Technologie handelt, die die Kühlaggregate nicht mit Strom sondern mit Wärmeenergie versorgt. Es klingt für den Laien überraschend, für den Fachmann ist es bekannt: Mit Wärme lässt sich ein Kühlschrank betreiben.
Solche Geräte haben eine bauartbedingte Betriebstemperatur, die sie zur Versorgung brauchen. Wie groß das Temperaturintervall ist, in dem die Versorgungstemperatur variieren darf, um effizient arbeiten zu können, ist Bestandteil der Entwicklungs-Arbeiten.
- Im Falle eines kleinen Temperaturintervalls brauchen wir entweder eine Sonnenpositions-Nachführung der Thermosolar-Kollektoren oder großflächigere Solarzellen, von denen während der Zeit der starken Mittagshitze thermische Energie an andere Verbraucher als an den Absorberkühlschrank abgeführt wird.
- Im Falle eines großen Temperaturintervalls haben wir den Vorteil, dass während der Phase der starken Hitze im Außenraum (Mittagszeit) gleichzeitig auch mehr Leistung für den Kühlschrank zur Verfügung steht, als während der Zeit der geringeren Hitze im Außenraum (Abendzeit).
Prinzipielle kann man Absorber-Kühlschränke fertig im Internet bestellen, allerdings sind sie dort nicht preisgünstig, weil sie üblicherweise als Camping-Zubehör angeboten werden. Wir können aber auf diese vorhandene Technologie zurückgreifen und unsere eigenen Geräte so entwickeln bzw. dimensionieren, dass sie optimal zu der von den Thermo-Solarzellen gelieferte Temperatur passen, und in armen sonnenreichen Ländern preisgünstig zu fertigen sind.
Die Preisvorteile gegenüber dem klassischen Kompressor-Kühlschrank liegen einerseits darin, daß wir keinerlei mechanisch bewegte Teile brauchen.
Hinsichtlich der Betriebskosten ist der Absorber-Kühlschrank nur im Zusammenhang mit der Thermo-Solarzelle interessant, weil wir die Verluste durch die Dampfmaschine und den Stromgenerator einsparen. Alleine diesen beiden Komponenten erreichen nur einen Wirkungsgrad von η ≈ ⅔ · 47% · 92% ≈ 28%. Die Verluste im Kompressor kommen auch noch hinzu, sodass man beim Kompressor-Kühlschrank bei einem Wirkungsgrad von unter 20 % landet (bei ca. 15% … 18%).
Wer in kalten Ländern wie Europa nur Strom aber keine Wärmeenergie zur Verfügung hat, kann diese Verluste nicht vermeiden. In sonnenreichen Ländern wird diese Technologie nutzbringen einsetzbar.
Nochmals zum Wirkungsgrad: Aufgrund unserer Thermo-Solarzellen können wir zwar die Verluste der Dampfmaschine und des Stromgenerators vermeiden, müssen aber einen Wirkungsgrad von etwa 25 … 30 % seitens des Absorberkühlschranks gegen rechnen, was immer noch ein wenig günstiger ist, als der Wirkungsgrad des Kompressor-Kühlschranks.
In Zahlen: Betriebskosten-Ersparnis ≈ (27-17)/17 % ≈ 59%
Das ist zugleich die Energie-Ersparnis für den Absorber-Kühlschrank, unter der Voraussetzung, dass man ihn an der Thermo-Solarzelle betreibt.
Weiterer Vorteil: Betreibt man den Absorberkühlschrank an einer Themo-Solarzelle, so hat man tagsüber bei heißen Außentemperaturen eine starke Kühl-Leistung und nachts bei moderaten Außentemperaturen eine weniger starke Kühl-Leistung, weil die Themo-Solarzelle entsprechend der Sonnenstrahlung kühlt. Das System arbeitet ganz von alleine immer dann am stärksten wenn die meiste Leistung gebraucht wird.
Zur optimalen Dimensionierung für den Kühlschrank ist die Preis-Summe für Kühlschrankwände plus Kühlaggregat plus Thermosolar-Energieversorgung zu minimieren. Dabei spielen folgende Parameter wichtige Rollen:
- der Wärmeleitkoeffizient (λ) des Dämmmaterials
- die Materialstärke (Wanddicke des Kühlschranks)
- der Anschaffungspreis für das Kühlaggregat
- die Dimensionierung der dazu passenden Thermosolarzelle (Fläche, Pumpe, Öl,…)
- und zwar in Abhängigkeit von der Außentemperatur und von der Kühlschrank-Innentemperatur
Resumée: Unsere Kühlschränke kosten etwas weniger als die Hälfte klassischer Kühlschränke.